在对K4169合金母材进行修复前采用不同的工艺进行热处理，以获取两类不同的显微组织，然后对比分析了母材的显微组织分和力学性能，并系统研究了修复试样热影响区液化裂纹的敏感性和产生机制。研究结果显示：在均匀化固溶时效条件下，母材主要由Laves相、δ相以及碳化物组成，修复试样母材与热影响区的平均显微硬度分别为220 HV和210 HV，修复试样的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为870.7 MPa、618.9 MPa和7.7%，断裂位置位于母材。在均匀化热等静压固溶时效条件下，母材主要由δ相以及碳化物组成；修复试样中存在裂纹，裂纹分布在母材一侧，横截面上裂纹的平均长度可达0.68 mm，最大裂纹长度为0.72 mm；热影响区液化裂纹的发生与母材的组织成分、晶粒度密切相关。相较之下，均匀化热等静压固溶时效合金修复试样母材与热影响区的平均硬度都较低，分别为210 HV和200 HV，Laves相和δ相的含量对母材和热影响区的显微硬度均有影响，抗拉强度和屈服强度分别降低了20.3%和38.4%，但延伸率有所升高，断裂位置在热影响区。两种试样都未断在修复区，这是因为修复区的晶粒更细，产生了细晶强化作用。

水泥基材料为多相多尺度结构，各组分均不同程度影响整体韧性，将相关组分按宏观、介观、纳观3个尺度分类概述其对水泥基材料的抗裂增韧机理。宏观尺度如胶凝组分、集料、外加剂、纤维、水胶比、养护制度等，分析其物化效应对水泥基材料抗裂增韧特性的影响机理；介观尺度如微珠、晶须、渗透结晶材料等微米级增强材料，阐述其火山灰、填充、桥接、键合、渗透结晶等增强效应；纳观尺度如纳米SiO2、纳米CaCO3、石墨烯、碳纳米管及微生物、纳米聚合物等纳米级增强材料，介绍其对水化产物微观结构、生长方式及硬化浆体孔结构的增强及优化机理；并阐述‘碳纤维+碳纳米管’、‘纤维+晶须+石墨烯’等跨尺度组分的共轭增韧效应。最后，讨论不同尺度增韧组分当前应用、研究中的不足及发展趋势。

A型号硅橡胶粘接在镀Ni管壳侧壁后存在开裂情况, 包括初始加工后胶点开裂、经历单次清洗后开裂, 以及经历随机振动等可靠性试验后开裂, 这会导致连接失效等一系列可靠性问题。文章针对A型号硅橡胶在镀Ni管壳侧壁引线加固时出现开裂的问题, 进行了引线粘接极限破坏力理论计算、不同胶点直径和粘胶间距的仿真, 以及等离子清洗提升表面能等研究。研究结果表明, 优化引线粘接结构并对镀Ni管壳进行等离子体清洗可以明显提升A型号硅橡胶在镀Ni管壳侧壁粘接的可靠性。相关研究结果可以用于A型号硅橡胶实际生产。

基于温轮胶(WG)和羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)这两种增稠剂的特点, 将二者复掺以解决严酷环境下薄层施工用水泥基大流态砂浆易开裂的问题。研究中通过对比WG、HPMC及复合增稠剂的作用效果, 明晰了复合增稠剂对大流态砂浆工作性能、力学性能及抗裂性能的影响规律, 并结合冷冻扫描电镜对复合增稠剂抗裂作用机理进行了剖析。结果表明: 单掺WG、HPMC均无法解决严酷环境下砂浆开裂的问题; 复合增稠剂在保水性和抗裂性能上表现更优, 且砂浆弹性模量降低, 柔韧性提升, 夏季在室外暴晒也不会开裂。砂浆抗裂机理在于复合增稠剂融合了WG和HPMC各自优势特点, 在体系浆液空间形成三维网状结构与膜状结构的叠加, 三维网状结构可大幅增强浆料稳定性, 而膜状结构在再次增强浆料稳定性的同时大幅提升砂浆的保水性, 进而减弱水分扩散蒸发, 达到砂浆抗裂的目的。

温控防裂是大体积混凝土施工质量控制的重点和难点问题。介绍了大体积混凝土温控防裂智能监控技术, 首先通过建立混凝土开裂全过程仿真试验技术实现了大体积混凝土温度历程的优化设计; 然后通过实时采集拌合、浇筑、通水、保温等环节的混凝土温度信息, 构建了以温度达标为目标的实时评价和预测模型, 实现了施工过程中混凝土温度指标的精准监控和动态预警, 并自动化、智能化地调控混凝土温度。工程应用表明, 该技术可以实现对大体积混凝土温控的优化和实时监控, 提高混凝土施工质量, 效果良好, 可在同类工程中推广。

翘曲变形与开裂是激光沉积制造大型整体结构的瓶颈，限制了该技术的发展。为解决这一难题，笔者基于表面形貌监测系统提出了一种翘曲变形原位检测及开裂预测新算法。通过坐标系校准、滤波降噪、曲面重构等实现了原位检测与数据预处理，采用旋转切片和平行切片两种方案求取切片与重构表面的交线，计算交线的翘曲角与翘曲角变化量，根据翘曲阈值与开裂阈值判定翘曲变形并预测开裂。设定的阈值与制件尺寸呈反比关系，与翘曲度呈正比关系。实验结果表明：翘曲样件X向的最大翘曲角为3.98°，且该方向所有交线的翘曲角均超出了翘曲阈值（3.27°），判定发生翘曲变形；薄壁件开裂影响区内翘曲角的最大值在第46~51层呈连续正增长趋势，翘曲角变化量为1.58°，且80%的交线的翘曲角变化量超出了开裂阈值（1.53°），判定即将发生开裂，继续沉积至第55层时出现开裂。通过实验证实了所提算法检测翘曲与预测开裂的有效性，对激光沉积制造技术的发展具有重要意义。

选取湖北蕲春、江西弋阳、陕西汉中三个产地蛇纹石骨料(以下简称湖北、江西、陕西蛇纹石骨料), 通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG)对蛇纹石骨料防中子辐射性能和在高温下的结构稳定性进行了研究。结果表明: 湖北、江西、陕西蛇纹石骨料结晶水含量分别为6.89%、12.55%、12.50%(质量分数), 其中江西和陕西蛇纹石骨料结晶水含量高, 对防中子辐射更有利; 粒径为(10, 16］和(16, 20］ mm的湖北蛇纹石骨料在500 ℃时出现热爆裂行为, 其热重损失值分别为12.62%、24.72%。由于陕西蛇纹石骨料含有水镁石, 在温度为300~500 ℃时水镁石热分解脱水, 使骨料在500 ℃热重损失值达到2.75%~4.04%; 江西蛇纹石骨料在500 ℃时热重损失值最大为2.26%, 且无热爆裂行为和无水镁石的影响, 其高温结构稳定性较好, 是三个产地中性能最佳的蛇纹石骨料。本文提出的不同粒径蛇纹石骨料高温下结构稳定性的测试方法, 对推进国产蛇纹石骨料在核电反应堆、散裂中子源、核聚变材料辐照设施中的可维护测试单元等防中子辐射混凝土工程应用中具有一定指导意义。

为探究高压气体爆破与炸药爆破振动特征差异, 根据压缩气体与水蒸气容器爆破能量法建立了不同气体压力与炸药的当量关系, 设计开展了模拟岩体高压气体爆破与炸药爆破振动试验。基于试验结果对2种爆破振动持续时间和振动速度进行了分析, 并利用小波包变换技术对2种振动信号能量在频域上的分布规律进行了对比分析。试验结果表明：高压气体爆破振动持续时间远大于炸药爆破振动持续时间, 2种爆破振动持续时间均随着距离的增大而减小; 且高压气体爆破振动持续时间随着爆压的增大而减小, 但炸药爆破振动持续时间随当量大增大而增大。高压气体爆破振动速度远小于炸药爆破, 但随着距离的增大, 2种爆破振动的峰值趋于接近, 且高压气体爆破振动速度较炸药爆破振动速度衰减缓慢。随着距离的增大, 高压气体爆破与炸药爆破振动信号主频带向低频转移并且主频带所占能量比例逐渐降低; 与炸药爆破相比, 高压气体爆破振动信号属于更加低窄频的信号、能量在频域上更集中、主频带能量占比较高。

一次性致裂管是国内近几年出现的一种新型二氧化碳膨胀爆破器材，具有安全可控、施工便捷等特点。采用理论与试验相结合的方式对一次性二氧化碳膨胀爆破致裂管的性能进行系统研究，通过理论计算和水压试验方式得到ZWD89系列一次性致裂管的平均压力峰值为53.19 MPa，与理论计算值47.29 MPa误差为12.48%。采用压缩气体与水蒸气容器爆破能量公式计算得到单只ZWD89—1500型致裂管爆破能量相当于264.24 g TNT炸药爆炸产生的能量。现场振动测试得到两组工况在5 m处的爆破振动速度峰值为2.5032 cm/s，且爆破振动峰值基本呈现线性衰减趋势，证明二氧化碳膨胀爆破技术适用于苛刻环境下的爆破工程施工。通过频谱分析得到二氧化碳膨胀爆破主频主要分布在50 Hz以内，随着爆破孔数的增加，主频逐渐向低频区域靠拢，需要引起重视。